Komplexná analýza nákladov na výrobu energie z jednotiek na výrobu zemného plynu

I. Základné zloženie nákladov na výrobu energie

Náklady na výrobu energie z jednotiek na výrobu zemného plynu vychádzajú ako hlavný účtovný ukazovateľ z nákladov na elektrinu počas celého životného cyklu (LCOE), ktoré pokrývajú tri hlavné sektory: náklady na palivo, investičné náklady na výstavbu a náklady na prevádzku a údržbu. Podiel týchto troch sektorov vykazuje zjavné rozdielne rozdelenie, medzi ktorými dominujú náklady na palivo a priamo určujú celkovú úroveň nákladov.

(I) Náklady na palivo: Jadro nákladov, najvýznamnejší vplyv výkyvov

Náklady na palivo tvoria najväčšiu časť nákladov na výrobu energie v jednotkách na výrobu zemného plynu. Údaje z priemyselných výpočtov ukazujú, že ich podiel vo všeobecnosti dosahuje 60 % – 80 % a v niektorých extrémnych trhových prostrediach môže prekročiť 80 %, čo z nich robí najdôležitejšiu premennú ovplyvňujúcu kolísanie nákladov na výrobu energie. Účtovanie nákladov na palivo závisí najmä od ceny zemného plynu (vrátane nákupnej ceny a poplatkov za prenos a distribúciu) a od jednotkovej účinnosti výroby energie. Základný vzorec pre výpočet je: Náklady na palivo (jüany/kWh) = Jednotková cena zemného plynu (jüany/kubický meter) ÷ Jednotková účinnosť výroby energie (kWh/kubický meter).

V kombinácii so súčasnou úrovňou hlavného prúdu v priemysle je priemerná domáca cena zemného plynu pre elektráreň približne 2,8 juanu/m3. Účinnosť výroby energie typických jednotiek s kombinovaným cyklom plynových turbín (CCGT) je približne 5,5 – 6,0 kWh/m3, čo zodpovedá jednotkovým nákladom na palivo na výrobu energie približne 0,47 – 0,51 juanu; ak sa použijú distribuované jednotky spaľovacích motorov, účinnosť výroby energie je približne 3,8 – 4,2 kWh/m3 a jednotkové náklady na palivo na výrobu energie stúpnu na 0,67 – 0,74 juanu. Stojí za zmienku, že približne 40 % domáceho zemného plynu závisí od dovozu. Kolísanie medzinárodných spotových cien LNG a zmeny v produkcii, dodávkach, skladovaní a marketingu domácich zdrojov plynu sa priamo prenesú na náklady na palivo. Napríklad počas prudkého nárastu spotových cien JKM v Ázii v roku 2022 jednotkové náklady na palivo na výrobu energie domácich plynových elektrární raz prekročili 0,6 juanu, čo výrazne prekročilo hranicu zlomu.

(II) Investičné náklady na výstavbu: Stabilný podiel fixných investícií, pokles podporený lokalizáciou

Investičné náklady na výstavbu sú jednorazovou fixnou investíciou, ktorá zahŕňa najmä nákup zariadení, stavebné práce, inštaláciu a uvedenie do prevádzky, náklady na obstaranie pozemkov a financovanie. Ich podiel na nákladoch na výrobu energie počas celého životného cyklu je približne 15 % – 25 % a hlavnými ovplyvňujúcimi faktormi sú technická úroveň zariadení a miera lokalizácie.

Z hľadiska nákupu zariadení je základná technológia ťažkých plynových turbín dlhodobo monopolizovaná medzinárodnými gigantmi a ceny dovážaných zariadení a kľúčových komponentov zostávajú vysoké. Statické investičné náklady na jednotku kilowattov v rámci jedného projektu výroby energie s kombinovaným cyklom s výkonom milión kilowattov predstavujú približne 4 500 – 5 500 juanov, pričom plynová turbína a podporný kotol na odpadové teplo tvoria približne 45 % celkových investícií do zariadení. V posledných rokoch domáce podniky zrýchlili technologické prelomy. Podniky ako Weichai Power a Shanghai Electric postupne realizovali lokalizáciu stredne a ľahko výkonných jednotiek na výrobu zemného plynu a ich základných komponentov, čím znížili obstarávacie náklady podobných zariadení o 15 – 20 % v porovnaní s dovážanými výrobkami, čím efektívne znížili celkové investičné náklady na výstavbu. Okrem toho, kapacita jednotky a scenáre inštalácie tiež ovplyvňujú stavebné náklady. Malé rozptýlené jednotky majú krátke inštalačné cykly (iba 2 – 3 mesiace), nízke investície do stavebného inžinierstva a nižšie investičné náklady na jednotku kilowattov ako veľké centralizované elektrárne; Hoci veľké jednotky s kombinovaným cyklom majú vysoké počiatočné investície, majú značné výhody v účinnosti výroby energie a dokážu amortizovať investičné náklady na jednotku prostredníctvom výroby energie vo veľkom rozsahu.

(III) Náklady na prevádzku a údržbu: Dlhodobé nepretržité investície, veľký priestor pre technologickú optimalizáciu

Náklady na prevádzku a údržbu predstavujú nepretržitú investíciu počas celého životného cyklu, ktorá zahŕňa najmä kontrolu a údržbu zariadení, výmenu dielov, náklady na pracovnú silu, spotrebu mazacieho oleja, úpravu životného prostredia atď. Ich podiel na nákladoch na výrobu energie počas celého životného cyklu je približne 5 % – 10 %. Z pohľadu priemyselnej praxe sú hlavné výdavky na prevádzku a údržbu výmena kľúčových komponentov a údržbárske služby, pričom stredné náklady na údržbu jednej veľkej plynovej turbíny môžu dosiahnuť 300 miliónov juanov a náklady na výmenu hlavných komponentov sú relatívne vysoké.

Jednotky s rôznou technickou úrovňou majú výrazné rozdiely v prevádzkových a údržbových nákladoch: hoci vysokovýkonné výrobné jednotky majú vyššie počiatočné investície, ich spotreba mazacieho oleja je iba 1/10 spotreby bežných jednotiek, s dlhšími cyklami výmeny oleja a nižšou pravdepodobnosťou poruchového odstávania, čo môže účinne znížiť náklady na pracovnú silu a straty spôsobené odstávkami; naopak, technologicky zaostalé jednotky majú časté poruchy, ktoré nielen zvyšujú náklady na výmenu dielov, ale ovplyvňujú aj príjmy z výroby energie v dôsledku odstávok, čo nepriamo zvyšuje celkové náklady. V posledných rokoch sa vďaka modernizácii lokalizovanej technológie prevádzky a údržby a uplatňovaniu inteligentných diagnostických systémov postupne znižujú prevádzkové a údržbové náklady domácich výrobných jednotiek na zemný plyn. Zlepšenie miery nezávislej údržby základných komponentov znížilo náklady na výmenu o viac ako 20 % a interval údržby sa predĺžil na 32 000 hodín, čo ďalej zmenšuje priestor na prevádzkové a údržbárske výdavky.

II. Kľúčové premenné ovplyvňujúce náklady na výrobu energie

Okrem vyššie uvedených základných komponentov sú náklady na výrobu energie z jednotiek na výrobu zemného plynu ovplyvnené aj viacerými premennými, ako je mechanizmus tvorby cien plynu, politická orientácia, rozvoj trhu s uhlíkom, regionálne rozloženie a hodiny využívania jednotiek, pričom najďalekosiahlejší vplyv má mechanizmus tvorby cien plynu a rozvoj trhu s uhlíkom.

(I) Mechanizmus tvorby cien plynu a záruka zdroja plynu

Stabilita cien zemného plynu a modelov obstarávania priamo určujú trend cien palív a následne ovplyvňujú celkové náklady na výrobu energie. V súčasnosti má domáca cena zemného plynu mechanizmus prepojenia „referenčná cena + pohyblivá cena“. Referenčná cena je viazaná na medzinárodné ceny ropy a LNG a pohyblivá cena sa upravuje podľa ponuky a dopytu na trhu. Kolísanie cien sa priamo prenáša na stranu nákladov na výrobu energie. Garantovaná kapacita zdroja plynu tiež ovplyvňuje náklady. V regiónoch s centrami zaťaženia, ako je delta rieky Jang-c'-ťiang a delta Perlovej rieky, sú stanice na príjem LNG husté, úroveň prepojenia potrubných sietí je vysoká, náklady na prepravu a distribúciu sú nízke, dodávka zdroja plynu je stabilná a náklady na palivo sú relatívne kontrolovateľné; zatiaľ čo v severozápadnom regióne, obmedzenom distribúciou zdroja plynu a zariadeniami na prepravu a distribúciu, sú náklady na prepravu a distribúciu zemného plynu relatívne vysoké, čo zvyšuje náklady na výrobu energie výrobnými jednotkami v regióne. Okrem toho si podniky môžu uzamknúť ceny zdroja plynu podpísaním dlhodobých zmlúv o dodávke plynu, čím sa účinne vyhnú nákladovým rizikám spôsobeným kolísaním medzinárodných cien plynu.

(II) Orientácia politiky a trhový mechanizmus

Politické mechanizmy ovplyvňujú najmä komplexné náklady a úroveň príjmov jednotiek na výrobu zemného plynu prostredníctvom prenosu nákladov a kompenzácie príjmov. V posledných rokoch Čína postupne presadzovala reformu dvojdielnej ceny elektriny na výrobu energie zo zemného plynu, ktorá bola prvýkrát zavedená v provinciách ako Šanghaj, Ťiang-su a Kuang-tung. Návratnosť fixných nákladov je garantovaná prostredníctvom ceny kapacity a cena energie je viazaná na cenu plynu na náklady na prenos paliva. Kuang-tung napríklad zvýšil cenu kapacity zo 100 juanov/kW/rok na 264 juanov/kW/rok, čo môže pokryť 70 % – 80 % fixných nákladov projektu, čím sa účinne zmierňuje problém prenosu nákladov. Zároveň kompenzačná politika pre jednotky s rýchlym štartom a zastavením na trhu s pomocnými službami ďalej zlepšila štruktúru príjmov projektov plynových elektrární. Cena kompenzácie za maximálnu reguláciu v niektorých regiónoch dosiahla 0,8 juanu/kWh, čo je výrazne viac ako príjmy z konvenčnej výroby energie.

(III) Rozvoj trhu s uhlíkom a výhody nízkouhlíkového hospodárstva

S neustálym zlepšovaním národného trhu s obchodovaním s emisnými povolenkami na uhlík sa náklady na uhlík postupne internalizovali a stali sa dôležitým faktorom ovplyvňujúcim relatívnu hospodárnosť jednotiek na výrobu zemného plynu. Jednotková intenzita emisií oxidu uhličitého jednotiek na výrobu zemného plynu predstavuje približne 50 % intenzity emisií uhoľných elektrární (približne 380 gramov CO₂/kWh oproti približne 820 gramom CO₂/kWh uhoľných elektrární). Na pozadí rastúcich cien uhlíka sú jeho výhody v podobe nízkych emisií uhlíka naďalej výrazné. Súčasná domáca cena uhlíka je približne 50 juanov za tonu CO₂ a očakáva sa, že do roku 2030 vzrastie na 150 – 200 juanov za tonu. Ak vezmeme ako príklad jednu jednotku s výkonom 600 000 kilowattov s ročnými emisiami približne 3 milióny ton CO₂, uhoľné elektrárne budú musieť v tom čase znášať dodatočné náklady na uhlík vo výške 450 – 600 miliónov juanov ročne, zatiaľ čo plynové elektrárne tvoria iba 40 % nákladov na uhoľné elektrárne a rozdiel v nákladoch medzi plynovými a uhoľnými elektrárňami sa ešte viac zmenší. Okrem toho môžu projekty plynových elektrární v budúcnosti dosiahnuť dodatočné príjmy predajom prebytočných uhlíkových kvót, čo by malo znížiť náklady na elektrinu počas celého životného cyklu o 3 % – 5 %.

(IV) Hodiny využitia jednotky

Počet hodín využitia jednotky priamo ovplyvňuje amortizačný efekt fixných nákladov. Čím vyšší je počet hodín využitia, tým nižšie sú náklady na výrobu energie z jednotky. Počet hodín využitia jednotiek na výrobu zemného plynu úzko súvisí s aplikačnými scenármi: centralizované elektrárne ako zdroje špičkovej regulácie energie majú vo všeobecnosti počet hodín využitia 2 500 – 3 500 hodín; distribuované elektrárne, ktoré sa nachádzajú v blízkosti koncového zaťaženia priemyselných parkov a dátových centier, môžu dosiahnuť počet hodín využitia 3 500 – 4 500 hodín a náklady na výrobu energie z jednotky sa môžu znížiť o 0,03 – 0,05 juanu/kWh. Ak je počet hodín využitia kratší ako 2 000 hodín, fixné náklady sa nedajú efektívne amortizovať, čo vedie k výraznému zvýšeniu celkových nákladov na výrobu energie a dokonca aj k stratám.

III. Aktuálny stav nákladov v odvetví

V kombinácii so súčasnými údajmi z odvetvia, za referenčného scenára ceny zemného plynu 2,8 juanu/kubický meter, hodín využitia 3 000 hodín a ceny uhlíka 50 juanov/tona CO₂, sú náklady na elektrinu typických projektov s kombinovaným cyklom plynových turbín (CCGT) počas celého životného cyklu približne 0,52 – 0,60 juanu/kWh, čo je o niečo viac ako pri uhoľných elektrárňach (približne 0,45 – 0,50 juanu/kWh), ale výrazne nižšie ako komplexné náklady na obnoviteľnú energiu s akumuláciou energie (približne 0,65 – 0,80 juanu/kWh).

Z hľadiska regionálnych rozdielov, vďaka stabilným dodávkam plynu, lepšej politickej podpore a vysokej akceptácii cien uhlíka, je možné regulovať náklady na elektrinu z plynových elektrární počas celého životného cyklu v regiónoch s centrami odberu, ako je delta rieky Jang-c'-ťiang a delta Perlovej rieky, na úrovni 0,45 – 0,52 juanov/kWh, čo má ekonomický základ pre konkurenciu s uhoľnými elektrárňami; medzi nimi, ako pilotný projekt obchodovania s uhlíkom, priemerná cena uhlíka v provincii Kuang-tung v roku 2024 dosiahla 95 juanov/tona, čo v kombinácii s mechanizmom kompenzácie kapacity predstavuje zreteľnejšiu cenovú výhodu. V severozápadnom regióne, ktorý je obmedzený garantovaným zdrojom plynu a nákladmi na prenos a distribúciu, sú jednotkové náklady na výrobu energie vo všeobecnosti vyššie ako 0,60 juanov/kWh a ekonomika projektu je slabá.

Z pohľadu odvetvia ako celku vykazujú náklady na výrobu energie v jednotkách na výrobu zemného plynu optimalizačný trend „nízke v krátkodobom horizonte a zlepšujúce sa v dlhodobom horizonte“: v krátkodobom horizonte je v dôsledku vysokých cien plynu a nízkeho počtu hodín využívania v niektorých regiónoch priestor pre zisk obmedzený; v strednodobom a dlhodobom horizonte sa náklady budú postupne znižovať s diverzifikáciou zdrojov plynu, lokalizáciou zariadení, rastom cien uhlíka a zlepšením politických mechanizmov. Očakáva sa, že do roku 2030 bude vnútorná miera návratnosti (IRR) efektívnych projektov na výrobu energie zo zemného plynu s možnosťami riadenia uhlíkových aktív stabilne v rozmedzí 6 % – 8 %.

IV. Základné smery optimalizácie nákladov

V kombinácii so zložením nákladov a ovplyvňujúcimi faktormi sa optimalizácia nákladov na výrobu energie v jednotkách na výrobu zemného plynu musí zamerať na štyri jadrá: „kontrola paliva, znižovanie investícií, optimalizácia prevádzky a údržby a využívanie politík“ a dosiahnuť neustále znižovanie komplexných nákladov prostredníctvom technologických inovácií, integrácie zdrojov a prepojenia politík.

Po prvé, stabilizovať dodávky plynu a kontrolovať náklady na palivo. Posilniť spoluprácu s hlavnými domácimi dodávateľmi zemného plynu, podpísať dlhodobé zmluvy o dodávkach plynu s cieľom zafixovať ceny plynu; podporovať diverzifikované rozloženie zdrojov plynu, spoliehať sa na zvýšenie domácej produkcie bridlicového plynu a zlepšenie dlhodobých dohôd o dovoze LNG s cieľom znížiť závislosť od medzinárodných spotových cien plynu; zároveň optimalizovať systém spaľovania jednotky, zlepšiť účinnosť výroby energie a znížiť spotrebu paliva na jednotku vyrobenej energie.

Po druhé, podporovať lokalizáciu zariadení a znižovať investície do výstavby. Neustále zvyšovať investície do výskumu a vývoja kľúčových technológií, prekonať úzke hrdlo lokalizácie kľúčových komponentov ťažkých plynových turbín a ďalej znižovať náklady na nákup zariadení; optimalizovať procesy návrhu a inštalácie projektu, skrátiť stavebný cyklus a amortizovať náklady na financovanie a investície do stavebného inžinierstva; rozumne voliť výkon jednotky podľa scenárov použitia, aby sa dosiahla rovnováha medzi investíciami a efektívnosťou.

Po tretie, modernizovať model prevádzky a údržby a znížiť náklady na prevádzku a údržbu. Vybudovať inteligentnú diagnostickú platformu, spoliehať sa na veľké dáta a technológiu 5G na dosiahnutie presného včasného varovania pred stavom zariadení a podporovať transformáciu modelu prevádzky a údržby z „pasívnej údržby“ na „aktívne včasné varovanie“; podporovať lokalizáciu technológie prevádzky a údržby, zriadiť profesionálny tím prevádzky a údržby, zlepšiť kapacitu nezávislej údržby kľúčových komponentov a znížiť náklady na údržbu a výmenu dielov; vybrať vysokovýkonné jednotky na zníženie pravdepodobnosti poruchového vypnutia a spotreby spotrebného materiálu.

Po štvrté, presne prepojiť s politikami a získať dodatočné príjmy. Aktívne reagovať na politiky, ako je dvojdielna cena elektriny a kompenzácia za reguláciu špičky, a snažiť sa o podporu prenosu nákladov a kompenzácie výnosov; proaktívne navrhnúť systém riadenia uhlíkových aktív, plne využiť mechanizmus trhu s uhlíkom na dosiahnutie dodatočných príjmov predajom prebytočných uhlíkových kvót a účasťou na uhlíkových finančných nástrojoch a ďalej optimalizovať štruktúru nákladov; podporovať doplnkové usporiadanie viacerých energií „plyn-fotovoltaika-vodík“, zlepšiť hodiny využitia jednotiek a amortizovať fixné náklady.

V. Záver

Náklady na výrobu energie z plynových elektrární sú zamerané na náklady na palivo, ktoré sú podporované investíciami do výstavby a nákladmi na prevádzku a údržbu a sú spoločne ovplyvnené viacerými faktormi, ako je cena plynu, politika, trh s uhlíkom a regionálne rozloženie. Ich ekonomika závisí nielen od vlastnej technickej úrovne a manažérskych kapacít, ale aj od dôkladnej väzby na štruktúru trhu s energiou a politickú orientáciu. V súčasnosti sú síce náklady na výrobu energie z plynových elektrární o niečo vyššie ako z uhoľných elektrární, ale s pokrokom v cieli „dvojitého uhlíka“, rastom cien uhlíka a prelomom v lokalizácii zariadení sa postupne prejavia výhody nízkouhlíkového priemyslu a ekonomické výhody.

V budúcnosti sa s neustálym zlepšovaním systému výroby, dodávky, skladovania a marketingu zemného plynu a prehlbovaním reformy trhu s energiou a trhu s uhlíkom budú postupne optimalizovať náklady na výrobu energie z jednotiek na výrobu zemného plynu, čo sa stane dôležitou oporou pre prepojenie vysokého podielu obnoviteľných zdrojov energie a energetickej bezpečnosti. Pre priemyselné podniky je potrebné presne pochopiť faktory ovplyvňujúce náklady, zamerať sa na hlavné smery optimalizácie a neustále znižovať komplexné náklady na výrobu energie prostredníctvom technologických inovácií, integrácie zdrojov a prepojenia politík, zlepšiť konkurencieschopnosť jednotiek na výrobu zemného plynu na trhu a pomôcť pri výstavbe novej energetickej sústavy a transformácii energetickej štruktúry.